2-photon photoassociation of ultra-cold metastable helium
Photoassociation à 2 photons de l'hélium métastable ultrafroid
Abstract
In the vicinity of Bose-Einstein condensation, the collisional properties of a dilute gas of metastable helium He∗ in the state 23 S1 are governed by the rate of ionizing Penning collisions and the s-wave scattering length a. Thus, we measured a by a 2-photon photoassociation experiment, which allows to create a molecule with two metastable atoms He∗ in the least bound state of the interaction potential between two metastable atoms which are spin polarized. The measure of this bound state using the atoms-molecules dark resonance allows to deduce the scattering length a, which is determined with a large accuracy (a = 7.5105 ± 0.0025 nm), and which depends not much on theory : it is a direct measurement. More ones, the lifetime of molecules formed by 2-photon spectroscopy is linked to Penning ionization between the two bound He∗ atoms. Its measurement allows to understand the mechanism of these collisions.
Au voisinage de la condensation de Bose-Einstein, les propriétés collisionelles d'un gaz dilué d'hélium métastable He* dans l'état 23S1 sont gouvernées par les collisions auto-ionisantes de type Penning, et par la longueur de diffusion en onde s, notée "a". Nous avons mesuré "a" par photoassociation à deux photons formant une molécule contenant deux atomes métastables He* dans l'état le moins lié du potentiel d'interaction entre deux atomes métastables polarisés de spin. La mesure de l'énergie de liaison de cette molécule par résonance noire atomes-molécules permet d'en déduire la longueur de diffusion "a", que l'on a pu déterminer avec une grande précision (a = 7. 5105 ± 0.0025 nm), et qui ne dépend que très peu de la théorie : c'est donc une mesure directe. De plus, la durée de vie des molécules créées par spectroscopie à deux photons est liée à l'ionisation Penning entre les deux atomes He* qui la composent. Sa mesure permet de mieux comprendre le mécanisme de ce type de collisions.
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